杨树重要性状基因挖掘与功能验证

杨树是世界重要绿化造林树种，我国不仅拥有多生态区杨树天然资源，还培育出了许多优良杨树品种，这些杨树种质资源为开展分子研究提供了丰富的试验材料。为缩短林木育种周期，提高杨树人工林生产力，培育高产高抗优质林木新品种，历时近 10 年，开展了杨树派间杂交和重要性状关键候选基因挖掘。利用课题组培育的速生高产杨树优良品种丹红杨、我国乡土杨树天然优异种质小叶杨(通辽 1号)分别为母本和父本，获得F1 代杂交群体，对两个亲本和子代重测序，构建了高密度遗传图谱，在生理、生根、抗旱、材性和氮利用等表型测定的基础上，通过QTL定位、转录组、代谢组等多组学，挖掘重要性状调控关键基因。对13个叶片形态和生理性状QTL定位，发现调控叶片形态、生理性状的QTL位点分别为109个、55个以及候选基因 180个;水培试验测定了 12个不定根和茎相关表型性状，发现 150个QTLs位点和 143个候选基因;室内干旱胁迫试验，定位分析发现 208个QTL位点、187 个候选基因;9个生长和木材品质性状测定，检测到与生长和木材品质相关的QTLs位点 237 个和关键候选基因 571 个，包括生长和木材物理性质相关的基因 564 个和木材化学成分相关的基因 49 个;对氮利用效率相关性状QTL定位，鉴定了QTLs位点 276 个和候选基因 774 个;同时，对部分基因开展了功能验证。我们的研究挖掘了杨树重要性状调控的大量基因资源，将为林木高产高抗优质新品种分子设计育种奠定基础。